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XXXXXX設計
1 緒論
1.1課題背景
隨著科學技術的發(fā)展，各種新材料、新工藝和新技術不斷涌現，機械制造工藝正向著高質量、高生產率和低成本方向發(fā)展。各種新工藝的出現，已突破傳統(tǒng)的依靠機械能、切削力進行切削加工的范疇，可以加工各種難加工材料、復雜的型面和某些具有特殊要求的零件。數控機床的問世，提高了更新頻率的小批量零件和形狀復雜的零件加工的生產率及加工精度。特別是計算方法和計算機技術的迅速發(fā)展，極大地推動了機械加工工藝的進步，使工藝過程的自動化達到了一個新的階段。
“工欲善其事，必先利其器?！?
工具是人類文明進步的標志。自20世紀末期以來，現代制造技術與機械制造工藝自動化都有了長足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機床夾具對零件加工的質量、生產率和產品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。
1.2夾具的發(fā)展史
夾具在其發(fā)展的200多年歷史中，大致經歷了三個階段：第一階段，夾具在工件加工、制造的各工序中作為基本的夾持裝置，發(fā)揮著夾固工件的最基本功用。隨著軍工生產及內燃機，汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，夾具逐漸在規(guī)模生產中發(fā)揮出其高效率及穩(wěn)定加工質量的優(yōu)越性，各類定位、夾緊裝置的結構也日趨完善，夾具逐步發(fā)展成為機床—工件—工藝裝備工藝系統(tǒng)中相當重要的組成部分。這是夾具發(fā)展的第二階段。這一階段，夾具發(fā)展的主要特點是高效率。在現代化生產的今天，各類高效率，自動化夾具在高效，高精度及適應性方面，已有了相當大的提高。隨著電子技術，數控技術的發(fā)展，現代夾具的自動化和高適應性，已經使夾具與機床逐漸融為一體，使得中，小批量生產的生產效率逐步趨近于專業(yè)化的大批量生產的水平。這是夾具發(fā)展的第三個階段，這一階段，夾具的主要特點是高精度，高適應性?？梢灶A見，夾具在不一個階段的主要發(fā)展趨勢將是逐步提高智能化水平。
1.3小結
一項優(yōu)秀的夾具結構設計，往往可以使得生產效率大幅度提高，并使產品的加工質量得到極大地穩(wěn)定。尤其是那些外形輪廓結構較復雜的，不規(guī)則的拔叉類，桿類工件，幾乎各道工序都離不開專門設計的高效率夾具。目前，中等生產規(guī)模的機械加工生產企業(yè)，其夾具的設計，制造工作量，占新產品工藝準備工作量的50%—80%。生產設計階段，對夾具的選擇和設計工作的重視程度，絲毫也不壓于對機床設備及各類工藝參數的慎重選擇。夾具的設計，制造和生產過程中對夾具的正確使用，維護和調整，對產品生產的優(yōu)劣起著舉足輕重的作用。
xxxxxxxxxxx設計
2 撥叉80-08的加工工藝規(guī)程設計
2.1零件的分析
2.1.1零件的作用
題目所給的零件是CA6140車床的撥叉。它位于車床變速機構中，主要起換檔，使主軸回轉運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。
2.1.2零件的工藝分析
零件的材料為HT200，灰鑄鐵屬于脆性材料，故不能鍛造和沖壓。但灰鑄鐵的鑄造性能和切削加工性能優(yōu)良。以下是撥叉需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：
(1) 中心圓孔Ф。
(2) 的螺紋孔垂直于中心孔，其中心與右面的距離為。
(3) 鍵槽與中心孔有0.08的垂直度，深為。
(4) 半孔與中心孔有的位置關系，其寬為與中心孔有0.1的垂直度。
由上面分析可知，可以先加工撥叉中心孔，然后以此作為基準采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據各加工方法的經濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此撥叉零件沒有復雜的加工曲面，所以根據上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。
2.2確定生產類型
已知此撥叉零件的生產類型為大批量生產，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序應當集中；加工設備以通用設備為主，大量采用專用工裝。
2.3確定毛坯
2.3.1確定毛坯種類
零件材料為HT200?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構不是太復雜，生產類型為大批生產，故選擇金屬型鑄造毛坯。
2.3.2確定鑄件加工余量及形狀
查《機械零件切削加工工藝與技術標準實用手冊》125頁表1-4-7，選用各個加工面的鑄件機械加工余量均為3mm。
2.3.3繪制鑄件零件圖
圖2.1 零件毛坯圖
2.4工藝規(guī)程設計
2.4.1選擇定位基準
①粗基準的選擇
以零件的下端孔為主要的定位粗基準，以較大面a面為輔助粗基準。
②精基準的選擇
考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以加工后的通孔為主要的定位精基準，以下端孔為輔助的定位精基準。
2.4.2制定工藝路線
根據零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求，以及加工方法所能達到的經濟精度，在生產綱領已確定的情況下,可以考慮采用各種機床配以專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：
表2.1工藝路線方案一
工序號
工序內容
工序一
鉆、擴、鉸Φ25H7的通孔
工序二
粗銑a、b面，使粗糙度達到6.3，a面到Φ25H7的孔中心距為，b面到Φ25H7的中心距為36
工序三
粗銑、半精銑16H11的槽
工序四
粗銑下端圓孔的兩側面，使兩面之間的距離為12d11
工序五
①粗鏜下端圓孔的內孔到Φ59②半精鏜此孔到Φ60H12
工序六
銑開下端圓孔
工序七
鉆Φ20.50的孔，垂直于Φ25H7的通孔
工序八
攻M22×1.5的螺紋
工序九
鉗工打毛刺
工序十
檢驗
表2.2工藝路線方案二
工序號
工序內容
工序一
粗銑Φ25H7的兩側面，使兩面間距為80
工序二
粗銑平下端孔側面的工藝凸臺
工序三
鉆Φ25H7的通孔
工序四
擴Φ25H7的通孔
工序五
鉸Φ25H7的通孔
工序六
粗銑a、b面，使粗糙度達到6.3，a面到Φ25H7的孔中心距為，b面到Φ25H7的中心距為36
工序七
粗銑Φ60H12孔的兩面，使兩面的間距為14
工序八
精銑Φ60H12孔的兩面，使兩面的間距為12d11，粗糙度3.2
工序九
粗鏜下端孔
工序十
半精鏜下端孔到Φ60H12，粗糙度達到3.2
工序十一
粗銑16H11的槽
續(xù)表2.2
工序十二
半精銑16H11的槽
工序十三
鉆Φ20.50的孔，垂直于Φ25H7的通孔
工序十四
攻的螺紋
工序十五
銑開Φ60H12的孔
工序十六
鉗工打毛刺
工序十七
檢驗
工藝立方案的比較與分析：
上述兩個工藝方案的特點在于：方案二是加工工序分散，適合流水線生產，縮短裝換刀具的時間。加工完前次的又可成為下次加工的基準，這樣使工序非常清晰易提高加工精度，是對大批量生產是很合適的。方案一把工件加工工序分得很紊亂并且很集中，基準得不到保證，加工出來的精度低，不符合現代化的生產要求。兩種方案的裝夾比較多，但是考慮到加工零件的方便性，及加工精度，且還是大批生產，所以采用方案二比較合適。
2.4.3選擇加工設備和工藝設備
①機床的選擇
工序1、7、8、11、12、15采用X6022型臥式銑床
工序2、6采用X5028立式銑床
工序3、4、5、13、14 采用Z535立式鉆床
工序9、10采用T618臥式鏜床
②選擇夾具
該撥叉的生產綱領為大批生產，所以采用專用夾具。
③選擇刀具
在銑床上加工的各工序，采用硬質合金銑刀即可保證加工質量。在鉸孔，由于精度不高，可采用硬質合金鉸刀。
④選擇量具
加工的孔均采用極限量規(guī)。
⑤其他
對垂直度誤差采用千分表進行檢測，對角度尺寸利用專用夾具保證，其他尺寸采用通用量具即可。
2.4.4機械加工余量、工序尺寸及公差的確定
根據前面資料已初步確定工件各面的總加工余量，現在確定各表面的各個加工工序的加工余量如下：
表2.3各加工工序的加工余量及達到的尺寸、經濟度、粗糙度
工序號
工序內容
加工余量
經濟精度
工序尺寸
表面粗糙度
工序余量
最小
最大
1
粗銑Φ25H7的兩側面
3
IT11
80
6.3
-0.1
0.1
2
粗銑平下端孔側面的工藝凸臺
3
IT11
0
6.3
-0.1
0.1
3
鉆Φ25H7通孔
IT12
6.3
-1
1
4
擴Φ25H7通孔
2.0
IT12
3.2
-0.05
0.05
5
鉸Φ25H7通孔
0.2
IT8
1.6
-0.006
0.006
6
粗銑a、b面
粗銑a面
3
IT12
(距中心孔)
6.3
-0.1
0.1
粗銑b面
36(距中心孔)
7
粗銑Φ60H12孔的兩面
2
IT11
6.3
-0.1
0.1
8
精銑Φ60H12孔的兩面
1
IT9
3.2
-0.05
0.05
9
粗鏜下端孔
2.5
IT13
6.3
-0.2
0.2
10
半精鏜下端孔
0.5
IT11
3.2
-0.02
0.02
續(xù)表2.3
11
粗銑16H11的槽
IT11
6.3
-0.1
0.1
12
半精銑16H11的槽
1
IT10
3.2
-0.02
0.02
13
鉆Φ20.50的孔
IT13
6.3
-1
1
14
攻的螺紋
15
銑開Φ60H12的孔
4
IT13
6.3
-0.05
0.05
2.5確定切削用量及基本工時
2.5.1工序1：粗銑Φ25H7的兩側面
機床：X6022型臥式銑床
刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為80)，材料：， ，齒數，為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=3mm
所以銑削深度：
每齒進給量：根據參考文獻[3]表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻[3]表2.4-81，取
機床主軸轉速：
，
按照參考文獻[3]表3.1-74
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據參考文獻[3]表2.4-81,
切削工時
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數為1
機動時間：
查參考文獻[1]，表2.5-45工步輔助時間為：1.23min
2.5.2工序2：粗銑平下端孔側面的工藝凸臺
機床：X5028
刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀） 齒數
①粗銑a面
銑削深度
每齒進給量：根據《機械加工工藝手冊》表2.4-73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4-81，取
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據《機械加工工藝手冊》表2.4-81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數為1
機動時間：
查參考文獻[1]，表2.5-45工步輔助時間為：1.52min
2.5.3工序3：鉆Φ25H7的通孔
工件材料為HT200鐵，硬度200HBS?？椎闹睆綖?5mm，公差為H7，表面粗糙度。加工機床為Z535立式鉆床。鉆頭為?22mm標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃。
確定鉆削用量
①確定進給量 根據參考文獻[2]，表28-10可查出，查Z535立式鉆床說明書，取。
根據參考文獻[2]表28-8，鉆頭強度所允許是進給量。由于機床進給機構允許的軸向力（由機床說明書查出），根據參考文獻[2]，表28-9，允許的進給量。
由于所選進給量遠小于及，故所選可用。
②確定切削速度、軸向力F、轉矩T及切削功率 根據參考文獻[2]，表28-15，由插入法得
，
，
由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對所的結論進行修正。
根據參考文獻[2]，由表28-3，，，故
查Z535機床說明書，取。實際切削速度為
由參考文獻[2]，表28-5，，故
③校驗機床功率 切削功率為
機床有效功率
故選擇的鉆削用量可用。即
，，，
相應地
，，
切削工時
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
走刀次數為1
機動時間：
查參考文獻[1]，表2.5-41工步輔助時間為：1.76min
2.5.4工序4：擴Φ25H7的通孔
加工機床為Z535立式鉆床。擴孔鉆為?24.7mm標準高速鋼擴孔鉆；
確定擴孔切削用量
①確定進給量 根據參考文獻[2]，表28-31，有
。根據Z535機床說明書，取=0.57mm/r。
②確定切削速度及 根據表28-33，取。修正系數：
，
故
查機床說明書，取。實際切削速度為
切削工時
被切削層長度：
刀具切入長度，有：
刀具切出長度： 取
走刀次數為1
機動時間：
查參考文獻[1]，表2.5-41工步輔助時間為：1.16min
2.5.5工序5：鉸Φ25H7的通孔
加工機床為Z535立式鉆床。鉸刀為?25mm標準高速鉸刀。
確定鉸孔切削用量
①確定進給量 根據表28-36，，按該表注4，進給量取小植。查Z535說明書，取。
②確定切削速度及 由表28-39，取。由表28-3，得修正系數
，
故
查Z535說明書，取，實際鉸孔速度
切削工時
被切削層長度：
刀具切入長度，
刀具切出長度： 取
走刀次數為1
機動時間：
查參考文獻[1]，表2.5-41工步輔助時間為：1.51min
該工序的加工機動時間的總和是：
2.5.6工序6：粗銑a、b面
機床：X5028
刀具：硬質合金端銑刀（面銑刀） 齒數
①粗銑a面
銑削深度
每齒進給量：根據《機械加工工藝手冊》表2.4-73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4-81，取
機床主軸轉速：，取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據《機械加工工藝手冊》表2.4-81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數為1
機動時間：
查參考文獻[1]，表2.5-45工步輔助時間為：2.03min
②粗銑b面
同樣的銑削深度
每齒進給量：根據《機械加工工藝手冊》表2.4-73，取
銑削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4-81，取
機床主軸轉速：，
取
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據《機械加工工藝手冊》表2.4-81,
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數為1
機動時間：
查參考文獻[1]，表2.5-45工步輔助時間為：1.52min
2.5.7工序7：粗銑Φ60H12孔的兩面
機床：X6022型臥式銑床
刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為14)，材料：， ，齒數，為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=2mm
所以銑削深度：
每齒進給量：根據參考文獻[3]表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻[3]表2.4-81，取
機床主軸轉速：
，
按照參考文獻[3]表3.1-74
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
：根據參考文獻[3]表2.4-81,
切削工時
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
刀具切出長度：取
走刀次數為1
機動時間：
查參考文獻[1]，表2.5-45工步輔助時間為：1.57min
2.5.8工序8：精銑Φ60H12孔的兩面
機床：X6022型臥式銑床
刀具：兩塊鑲齒套式面銑刀(間距為)，材料：， ，齒數Z=25，為細齒銑刀。
精銑該平面的單邊余量：Z=1.0mm
銑削深度：
每齒進給量：根據參考文獻[3]表2.4-73，取銑削速度：參照參考文獻[3]表2.4-81，取
機床主軸轉速：
，
按照參考文獻[3]表3.1-31
實際銑削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：精銑時
刀具切出長度：取
走刀次數為1
機動時間：
查參考文獻[1]，表2.5-45工步輔助時間為：1.94min
2.5.9工序9：粗鏜下端Φ60H12的孔
機床：臥式鏜床
刀具：硬質合金鏜刀，鏜刀材料：
切削深度：，毛坯孔徑。
進給量：根據參考文獻[3]表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為=2.5mm。因此確定進給量。
切削速度：參照參考文獻[3]表2.4-9取
機床主軸轉速：
，
按照參考文獻[3]表3.1-41取
實際切削速度：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數：
機動時間：
查參考文獻[1]，表2.5-37工步輔助時間為：2.61min
2.5.10工序10：半精鏜下端孔到Φ60H12
機床：臥式鏜床
刀具：硬質合金鏜刀，鏜刀材料：
切削深度：
進給量：根據參考文獻[3]表2.4-66，刀桿伸出長度取，切削深度為=。因此確定進給量
切削速度：參照參考文獻[3]表2.4-9，取
機床主軸轉速：
，取
實際切削速度，：
工作臺每分鐘進給量：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
行程次數：
機動時間：
所以該工序總機動工時
查參考文獻[1]，表2.5-37工步輔助時間為：1.86min
2.5.11工序11：粗銑16H11的槽
機床：X6022型臥式銑床
刀具：錯齒三面刃銑刀
切削深度：
根據參考文獻查[1]表4.4-8有：
刀具的直徑D=80mm，刀具的齒數 Z=14，刀具的寬度L=14mm。
查[2]表2.4-76得：
進給量,根據參考文獻[3]表查得切削速度，
機床主軸轉速：
，
按照參考文獻[2]表3.1-74取
實際切削速度：
進給量：
機床工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長度：
=42mm
刀具切出長度：取
走刀次數為1
機動時間：
查參考文獻[1]，表2.5-45工步輔助時間為：1.92min
2.5.12工序12：半精銑16H11的槽
機床：X6022型臥式銑床
刀具：錯齒三面刃銑刀
刀具直徑D=80，齒數Z=14，寬度L=16。
切削深度：
根據參考文獻[2]表查得：進給量,根據參考文獻[3]表查得切削速度，
機床主軸轉速：
，
按照參考文獻[3]表3.1-74取
實際切削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
=42mm
刀具切出長度：取
走刀次數為1
機動時間：
查參考文獻[1]，表2.5-45工步輔助時間為：1.41min
本工序機動時間
2.5.13工序13：鉆Φ20.50的孔
機床：Z535立式鉆床
刀具：20.50直柄短麻花鉆
確定鉆削用量
確定進給量 根據參考文獻[2]，表28-10可查出，查Z535立式鉆床說明書，取。
根據參考文獻[2]表28-8，鉆頭強度所允許是進給量。由于機床進給機構允許的軸向力（由機床說明書查出），根據參考文獻[2]，表28-9，允許的進給量。
由于所選進給量遠小于及，故所選可用。
確定切削速度、軸向力F、轉矩T及切削功率 根據參考文獻[2]，表28-15，由插入法得
，
，
由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對所的結論進行修正。
根據參考文獻[2]，由表28-3，，，故
查Z535機床說明書，取。實際切削速度為
由參考文獻[2]，表28-5，，故
校驗機床功率 切削功率為
機床有效功率
故選擇的鉆削用量可用。即
，，，
相應地
，，
切削工時
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度： 取
走刀次數為1
機動時間：
查參考文獻[1]，表2.5-41工步輔助時間為：1.58min
2.5.14工序14：攻M22×1.5的螺紋
機床：Z535立式鉆床
刀具：細柄機用絲錐（）
進給量：由于其螺距,因此進給量
切削速度：參照《機械加工工藝手冊》表2.4-105，取
機床主軸轉速：，取
絲錐回轉轉速：取
實際切削速度：
被切削層長度：
刀具切入長度：
刀具切出長度：
走刀次數為1
機動時間：
查參考文獻[1]，表2.5-41工步輔助時間為：1.33min
2.5.15工序15：銑開Φ60H12的孔
機床：X6022型臥式銑床
刀具：中齒鋸片銑刀
刀具直徑D=80mm，齒數Z=32，寬度L=4mm。
切削深度：
根據參考文獻[2]表查得：進給量,根據參考文獻[3]表查得切削速度，
機床主軸轉速：
，
按照參考文獻[3]表3.1-74取
實際切削速度：
進給量：
工作臺每分進給量：
被切削層長度：由毛坯尺寸可知，
刀具切入長度：
=41mm
刀具切出長度：取
走刀次數為1
機動時間：
查參考文獻[1]，表2.5-45工步輔助時間為：1.59min
2.6本章小結
本章節(jié)主要從零件的結構和外型入手分析，從而得出設計毛坯的依據。再查閱有關資料，設計出零件加工的毛坯。在工藝規(guī)程的制定上，將兩種方案進行比較，選取一個最佳方案來。在計算每一步的切削用量時，先選用刀具和機床，再查閱資料找出進給量，由它算出機床所需的轉速，翻閱機床手冊選一個最接近它的一值。算切削速度、機動時間等。